std::cout 未正确打印由 unsigned char 数组的 reinterpret_cast 创建的 std::string

Question

我有一个存储 1 字节十六进制字符的 unsigned char 数组，我想对这些值进行按位运算。

在使用 reinterpret_cast 将它们变成一个字符串后（考虑使用 std::stringstream 和 std::bitset 进行必要的操作），我尝试打印字符串以查看内容是什么。相当奇怪的是，我注意到 std::cout 没有给出预期的结果，但是使用 printf 做到了！

这是一个简单的例子：

int main(int argc, char *argv[])
{

    unsigned char my_txt[] = {
        0x52, 0x5f, 0x73, 0x68, 0x7e, 0x29, 0x33, 0x74, 0x74, 0x73, 0x72, 0x55
    };
    unsigned int my_txt_len = 12;

    std::string my_std_string(reinterpret_cast<const char *>(my_txt), my_txt_len);

    for (size_t i=0;i<my_txt_len;i++)
        printf("%02X ", my_std_string[i]);      // Works fine!
    printf("\n");

    std::cout << my_std_string << std::endl;    // Bad stuff happens :S

    return 0;
}

有输出：

52 5F 73 68 7E 29 33 74 74 73 72 55     // Expected
R_sh~)3ttsrU                            // ??

决心找到解决方案，我修补了一段时间 - 猜测 reinterpret_cast 可能会导致这种行为。我最终发现这样做：

std::cout << std::hex << (int)my_std_string[0] << std::dec << std::endl;

产生了预期的结果，至少对于第一个字符。遍历一个循环也为其他 11 个字节提供了正确的值。

有人可以解释为什么 std::cout 会发生这种情况而不是 printf 吗？起初，我认为也许我需要将其转换回unsigned char，但这样做没有任何效果。为什么转换为 int 会给出正确的输出？

在使用 reinterpret_cast 之后对存储在字符串中的值进行按位运算是否安全？我突然想到，所有这些都可能毫无意义，因为我相信我可以直接对 unsigned char 进行二进制数学运算，不是吗？我们将不胜感激。

对于那些好奇的人，我正在尝试编写一个自定义 C++ 控制台应用程序（Windows 7 64 位计算机上的 Microsoft Visual Studio 2010），以使用供应商的 API 与 CAN-USB 适配器接口。我希望接收（作为较大的“接收帧”结构的一部分）8 字节无符号字符数组，其值为十六进制，我需要处理这些值以获得我的应用程序可用的数据。然后将处理后的数据存储在协议缓冲区中，以便在 matlab 中进一步解释。

抱歉，这似乎是一个愚蠢的问题 - 我来自硬件背景，并且有一段时间没有进行任何认真的编程（SO 上的第一篇文章！）。

Answer 1

我正在切换到 Python，只是为了展示：

>>> s = [ 0x52, 0x5f, 0x73, 0x68, 0x7e, 0x29, 0x33, 0x74, 0x74, 0x73, 0x72, 0x55]
>>> ''.join(map(chr, s))
'R_sh~)3ttsrU'

我的意思是，这些是您的字节的 ASCII 等价物。这就是 std::string 的构造函数所做的：获取一个以 nul 结尾的字符数组，并从那里构建一个字符串。您的reinterpret_cast 在unsigned char* 和char* 之间转换，这是它所做的为数不多的安​​全操作之一。

您可能想要的是用整数的文本表示构建一个字符串。为此使用std::ostringstream：

std::ostringstream os;
os << std::hex << std::setfill('0') << std::uppercase;
for (size_t i=0;i<my_txt_len;i++)
    os << std::setw(2) << my_txt[i] << " ";
std::string txt = os.str();

std::cout << txt;

使用printf，您没有这个问题，因为printf 中的参数类型由格式字符串设置，在您的情况下，%X 表示读取为整数并写入十六进制。如果您传递 char/unsigned char，它会自动提升为整数（但请注意！大多数类型不会以这种方式提升，只有 chars 和 shorts）。

Answer 2

改变

std::cout << my_std_string << std::endl;    // Bad stuff happens :S

到

for( std::size_t i = 0; i < my_txt_len ; i++ )
{
    std::cout << std::hex << static_cast<unsigned>(my_std_string[i]) << " " ;
}
std::cout << std::endl;

std::string 是字符串的表示，而不是纯粹的字节数组。因此，将其传递给std::cout 将显示一个字符串。您的 printf 正在打印您的 unsigned char 数组的各个值。与此等效的 stl 是 std::vector<unsigned char>。

您需要添加static_cast<unsigned>()。否则std::cout 会将每个unsigned char 值打印为char ascii 字符。输出将是R _ s h ~ ) 3 t t s r U。你必须通过隐式告诉它来防止这种转换。

Answer 3

有人可以解释为什么 std::cout 会发生这种情况而不是 printf 吗？起初，我想也许我需要将它转换回 unsigned char 但这样做没有任何效果。为什么转换为 int 会给出正确的输出？

您告诉printf 以十六进制输出，所以它以十六进制输出。究竟有什么奥秘？